(PhysOrg.com) - Una de las características más citadas del grafeno, la red cristalina bidimensional hecha de carbono, son sus propiedades electrónicas únicas. Muchas de estas propiedades electrónicas hacen que el grafeno sea atractivo como material para la electrónica basada en carbono. Pero también entre estas propiedades está que el grafeno es un semiconductor sin espacios. Como explica el físico Luis Foa Torres, el hecho de que el grafeno no tenga una banda prohibida es su talón de Aquiles, lo que dificulta su incorporación a dispositivos electrónicos.

“En semiconductores, hay una región de energía llamada banda prohibida donde no hay estados electrónicos disponibles, ”Foa Torres, en la Universidad Nacional de Córdoba en Córdoba, Argentina dicho PhysOrg.com . “Uno dice que la densidad de portadores allí es cero. Si tiene su dispositivo conectado entre dos electrodos y no tiene estados disponibles, entonces la corriente eléctrica que lo atraviesa se puede hacer muy pequeña. Un semiconductor de espacio cero, también llamado semiconductor sin espacios, es un material donde la densidad de estados electrónicos se desvanece en un solo punto. Este es el caso del grafeno, donde las bandas pi y pi * se tocan en un solo punto, el llamado punto de Dirac. En la práctica, se comportan como si no tuvieran ningún espacio.

"La falta de una banda prohibida significa que el grafeno no se puede" apagar, ’”, Explicó. "Tener corrientes" encendidas "y" apagadas "puede codificar información como los 1 y 0 necesarios para la informática y es crucial para dispositivos electrónicos activos como interruptores y transistores. Esta es la razón por la que no tener banda prohibida es uno de los principales inconvenientes que dificultan muchas aplicaciones de este material excepcional ”.

En un nuevo estudio, Foa Torres y sus coautores han abordado este problema. Al analizar la forma en que un campo láser interactúa con los electrones en el grafeno, los investigadores han predicho que hacer brillar un láser de infrarrojo medio sobre el grafeno puede producir huecos de banda en su estructura electrónica. Más lejos, los investigadores predicen que los espacios de banda podrían sintonizarse controlando la polarización del láser. Como explicó Foa Torres, la clave de cómo la luz polarizada "abre" los huecos de banda en el grafeno implica la interacción de electrones con el campo láser.

"Imagina un electrón moviéndose, decir de izquierda a derecha en una región iluminada por el campo láser, ”Dijo. “Entonces lo que pasa es que el electrón interactúa con la radiación absorbiendo o emitiendo fotones. Esta interacción hace que el electrón sea reflejado o retrodispersado, como si hubiera chocado contra una pared:la banda prohibida. En contraste con los huecos de banda habituales, éste es producido dinámicamente por el láser ".

Al mostrar que un campo láser podría usarse para ajustar la estructura electrónica del grafeno, el estudio tiene implicaciones fundamentales y aplicaciones tecnológicas.

“La interacción entre la peculiar estructura electrónica del grafeno y el láser puede ayudar a inducir estados exóticos de la materia, como los aislantes topológicos, materiales que son aislantes en su mayor parte pero que muestran una conducción robusta en la superficie, ”Dijo Foa Torres. "Por otro lado, desde un punto de vista aplicado, Considero que estos huecos de banda inducidos por láser podrían abrir una vía para una nueva generación de dispositivos optoelectrónicos, dispositivos que transforman señales ópticas en eléctricas ".

Para Foa Torres y sus coautores, el siguiente paso crucial es la verificación experimental.

"La verificación experimental de nuestros hallazgos es una de las principales fuerzas impulsoras de nuestro proyecto, ”Dijo. “Con el objetivo de allanar el camino para que los experimentadores puedan verificarlos, hemos realizado un ajuste muy fino de parámetros como la frecuencia del láser, amplitud, etc. Durante los últimos meses hemos recibido comentarios muy valiosos de grupos experimentales de primer nivel en Estados Unidos y España que están interesados ​​en nuestra propuesta. Como siempre, Seguramente todavía hay algunos problemas por resolver antes de que se convierta en realidad, pero hay que ir paso a paso. La puerta ahora está abierta estamos entrando en una prometedora tierra incógnita ".

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